[发明专利]一种五氧化二钒原位包覆NCM111三元正极材料的制备方法

说明书

本发明公开一种五氧化二钒原位包覆NCM111三元正极材料的制备方法，该方法用V₂O₅对NCM111材料(V₂O₅占NCM111材料的质量百分比为1％)进行包覆，从而制备得到颗粒尺寸均匀，颗粒间更为紧密，颗粒更大，形貌结构良好，电化学性能优越的NCM111三元正极材料。包覆后的材料的循环性能，倍率性能，阻抗以及充放电测试中均得到优化，包覆后的材料呈现出极佳的电化学性能，首次放电量达到201.516mAh/g(0.5C倍率下)，容量保持率高，具备最佳的循环稳定性与倍率性能，充分展现出优越的电化学性能。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种五氧化二钒原位包覆NCM111三元正极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池三元正极材料LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂具有成本适中、循环稳定性好、比容量高等特点。LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的理论容量为278mAh/g，实际生产的容量为170～180mAh/g。这类材料可以同时有效克服钴酸锂材料高成本、锰酸锂材料循环性能低、磷酸铁锂比容量小等问题。如今人们研究出多个具有不同镍钴锰比例组成的三元材料体系，如LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂(333型)、LiNi₅Co₂Mn₃O₂(523型)、LiNi₄Co₄Mn₄O₂(442型)、LiNi₈Co₁Mn₁O₂(811型)和富锂三元材料等。

镍钴锰三元材料综合利用了Ni、Co、Mn的优点，克服了各自的缺点，比其他正极材料更具优势。然而它自身同样存在些许不足，比如倍率性能较低、容量衰减快等。为了提高它的电化学性能，可以通过表面活性剂辅助水热合成方法，控制LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂材料具有合适的微观形貌结构，增强它的结构稳定性，从而提高它的物理性能与电化学性能。

目前LiNi_1/3Co_1/3Mn_1/3O₂的最常用的制备技术主要有固相合成法、共沉淀法、溶胶-凝胶法、表面活性剂辅助水热法等。

(1)高温固相法

高温固相法用的较多的一种方法，它的原理是：将计量比的锂盐与过渡金属的氢氧化物(氧化物或乙酸盐)均匀混合，在高温条件下烧结得到产物。高温固相法具有工艺设备、条件控制简单，易工业化等优点，但是由于采用机械手段对原料进行细化和混合，混合均匀程度有限，容易引入杂质，难以控制化学计量比，易形成杂相。此外，热处理温度较高，时间较长，也增加了成本。

(2)共沉淀法

共沉淀法可分为直接共沉淀法与间接共沉淀法。直接共沉淀法是将锂盐与镍、钴、锰的盐直接在沉淀剂作用下沉淀，再经过高温烧结，便可制备相应的材料。间接共沉淀法是先制备前驱体，再将前驱体经过过滤、洗涤、干燥等处理后与锂盐均匀混合后烧结，或者在制备的前驱体溶液中加入锂盐，经过冷冻或蒸发干燥，再经高温烧结即可得到材料。共沉淀法可以通过控制反应溶液的pH值、温度、浓度、烧结温度及搅拌速率等控制产物的粒度及形貌，使产物组分具有粒径小、粒度均匀、规模生产批次性好等优点。

(3)溶胶-凝胶法